青岛大气气溶胶中铁的溶解度及其影响因素

大气气溶胶的干湿沉降带来的铁对海洋初级生产和固碳能力有着重要影响,但这种影响从根本上决定于沉降铁的溶解度.本文利用2012年12月在青岛连续采集的31个总悬浮颗粒物(TSP)样品,分析了其中微量元素Fe的总浓度和溶解态浓度,讨论了颗粒物浓度、气溶胶来源及酸化过程对Fe溶解度的影响.结果表明,气溶胶中Fe的总浓度和溶解态浓度分别为(3248±1683)ng·m-3和(43.3±16.4)ng·m-3,溶解度为0.57%~4.86%,平均为1.63%±1.02%.随着气溶胶中总Fe浓度的增加,Fe溶解度呈现规律性降低.气溶胶中Fe的溶解度与富集因子(EF)无相关关系,而与无机和有机酸性离子存在显著正相关关系.气团后向轨迹的聚类分析显示,观测期间,64.5%的气溶胶样品主要受北方沙尘源(DS)影响,35.5%的样品主要受到华北城市群等人为源(AS)影响.AS样品中Fe的溶解度平均为2.06%,高于DS样品中的1.36%.两组样品中Fe的EF值相当,但AS样品中酸性离子与溶解度的相关关系明显好于DS组,表明酸化过程可能是造成两组样品Fe溶解度差异的主要原因.     

Flux characteristics of total dissolved iron and its species during extreme rainfall event in the midstream of the Heilongjiang River

The occurrence of extreme rainfall events and associated flooding has been enhanced due to climate changes, and is thought to influence the flux of total dissolved iron(TDI) in rivers considerably. Since TDI is a controlling factor in primary productivity in marine ecosystems, alteration of riverine TDI input to the ocean may lead to climate change via its effect on biological productivity. During an extreme rainfall event that arose in northeastern China in 2013, water samples were collected in the midstream of the Heilongjiang River to analyze the concentration and species of TDI as well as other basic parameters. The speciation of TDI was surveyed by filtration and ultrafiltration methods.Compared with data monitored from 2007 to 2012, the concentration of TDI increased significantly during this event, with an average concentration of 1.11 mg/L, and the estimated TDI flux reached 1.2 × 105 tons, equaling the average annual TDI flux level.Species analysis revealed that low-molecular-weight complexed iron was the dominant species, and the impulse of TDI flux could probably be attributed to the hydrological connection to riparian wetlands and iron-rich terrestrial runoff. Moreover, dissolved organic matter played a key role in the flux, species and bioavailability of TDI. In addition,there is a possibility that the rising TDI flux could further influence the transport and cycling of nutrients and related ecological processes in the river, estuary coupled with the coastal ecosystems, which merits closer attention in the future.     

混凝/催化氧化/微电解三元组合技术处理油田压裂废液

油田压裂废液成分复杂、粘度高、COD高且难降解,对环境造成较大污染。提出了化学混凝/催化氧化/微电解三元组合技术处理压裂废液的新方法,确定了各步骤的最佳工艺条件。结果表明,压裂废液经化学混凝/催化氧化/微电解三元组合技术处理后,粘度降至1.5 m Pa·s,COD去除率98%,COD150 mg/L,达到国家污水排放2级标准。各单元过程形成的泥饼浸出液分析结果符合GB 18599—2001《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》第一类技术要求。     

铁刨花-Fenton-絮凝工艺对染料生产废水中AOX、色度和TOC的去除效果研究

采用铁刨花-Fenton-絮凝工艺处理染料生产废水,考察了不同Fe~(2+)与H_2O_2摩尔比(1∶3~1∶15)、铁刨花反应时间(2~5h)、Fenton氧化反应时间(20~80 min)下可吸附性有机卤代物(AOX)、色度和总有机碳(TOC)的去除效果.结果表明,AOX、色度和TOC去除率随Fe~(2+)与H_2O_2摩尔比的降低先升高后减少,随铁刨花和Fenton反应时间的增加而持续升高.最优化条件为Fe~(2+)与H_2O_2摩尔比1∶8、铁刨花反应时间4 h和Fenton反应时间60 min,该条件下AOX、色度和TOC的去除率分别为94.2%、93.7%和27.2%.比较实验结果表明,铁刨花-Fenton-絮凝组合工艺对废水AOX、色度和TOC的去除效果远优于铁刨花处理、Fenton氧化、絮凝沉淀的单个技术或两两技术组合效果.GC-MS分析表明,废水中的有机卤代物和苯胺类污染物得到高效去除,此外硝基苯类、苯酚类、苯甲醛类、醚类、腈类和杂环化合物等有毒有害物质也均得到高效去除.叔丁醇捕获·OH实验表明·OH在Fenton反应中的主导作用.     

不同铁矿物对水稻土砷的稳定化效果及机制

水淹缺氧条件是驱动水稻土砷释放引起砷污染的主要原因,其中,铁矿物在砷的迁移转化过程中扮演重要的角色.为研究水铁矿、针铁矿和赤铁矿对水稻土砷的稳定化效果,分析了3种铁矿物对土壤溶液砷浓度的影响,采用土壤溶液中亚铁和总铁的浓度变化来评估不同铁矿物对砷的稳定化效果,并对3种铁矿物进行扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等表征分析.结果表明,水铁矿具有最大的比表面积,为192.54m2·g-1,且微孔孔容达到0.069 cm3·g~(-1),针铁矿和赤铁矿依次减少,而3种铁矿物的结晶度以针铁矿最高,赤铁矿和水铁矿依次降低.施用水铁矿、针铁矿和赤铁矿均有效地降低了土壤溶液中砷的浓度,当添加量为2.0%(质量分数)时,土壤溶液中砷浓度分别降低62.55%、61.36%和55.16%.相关性分析表明,随着无定形铁含量的提高,其对砷的稳定化效果趋于显著,其中,土壤无定型铁与无定型结合态砷含量存在正相关关系(r=0.879,p=0.009),而与土壤溶液砷存在负相关关系(r=-0.895,p=0.006).     

水体中N、Fe的存在形态对萘普生光解行为的影响

研究了水环境中不同形态的无机氮(NO_3~-、NO_2~-、NH_4~+)和铁(Fe~(3+)、Fe~(2+))对萘普生(NPX)紫外光降解的影响.结果表明,NO_3~-、NO_2~-、Fe~(3+)和Fe~(2+)均抑制NPX的紫外光降解,抑制率随添加浓度的增加而增大;NH_4~+对NPX的紫外光降解基本没有影响.同时,模拟在水体中不同p E值下,不同形态无机氮和铁体系分别对NPX紫外光降解的复合影响.研究发现,在无机氮体系,复合状态下对NPX的紫外光降解存在拮抗作用;在铁体系,复合状态下对NPX的紫外光降解存在协同作用.     

三种零价铁对土壤中六氯联苯PCB138降解研究

采用纳米级零价铁、镍铁双金属和微米级零价铁在常温常压条件下还原降解土壤中的六氯联苯PCB138,GC-MS分析降解产物。结果表明,3种零价铁对土壤中的PCB138均有明显的降解效果。在实验条件下,随着3种零价铁投加量的增大,土壤PCB138的降解率也随之升高。反应体系初始p H值越低,3种零价铁对土壤中PCB138的降解效果越好。在20~60℃实验条件下升高温度对土壤中PCB138含量影响不大。动力学分析显示,纳米级零价铁、镍铁双金属和微米级零价铁对土壤中PCB138降解过程均符合一级反应动力学,反应速率常数分别为0.015 46/h、0.019 37/h和0.009 89/h。3种零价铁粉比表面积和扫描电镜分析结果显示,纳米级零价铁和镍铁双金属的比表面积比微米级零价铁粉大600~800倍,其表面形态更利于污染物质发生还原降解反应。     

ANAMMOX菌利用零价铁还原硝酸盐脱氮研究

采用全混式厌氧搅拌罐,研究在自养条件下,ANAMMMOX菌利用零价铁还原硝酸盐为氮气的可行性及最佳反应条件.投加铁屑71 g·L~(-1),接种厌氧氨氧化颗粒污泥200 mg·L~(-1),控制温度33℃±0.5℃,搅拌强度150 r·min~(-1),水力停留时间10 h,pH值为7.0~8.0.在中性条件下,添加厌氧氨氧化微生物的零价铁还原硝酸盐体系一次性投加零价铁,0~5 d硝酸盐脱氮负荷达到0.12 kg·(m~3·d)~(-1).反应出水氨和亚硝酸盐始终小于2.0 mg·L~(-1),硝酸盐以氮气形式损失,出水pH较进水高值超过8.0,并且可溶性铁含量始终小于7 mg·L~(-1).硝酸盐去除氮能力始终高于0.1 kg·(m~3·d)~(-1).批试实验优化反应条件:在偏酸性条件下(pH值为4~6)反应速度加快,并且液相总氮损失率大于89%.反应温度在30~40℃时,液相总氮损失率大于89%.过于极端的pH值环境及温度环境均不利于耦合反应的进行.     

零价铁自养反硝化过程活性污泥矿化及解决措施

本研究通过接种生活污水处理厂活性污泥,在升流式厌氧反应器内启动了零价铁还原硝酸盐的反应,经过52d的运行后实现氮去除速率29.3 g·(m~3·d)~(-1).针对运行过程中形成的三价铁及铁氧化物对污泥的包裹,致使污泥矿化,导致活性降低的问题,进行了流加污泥和改变回流两种防矿化方式的可行性研究.采用流加方式,经过22 d运行,硝酸盐氮转化速率在33.0 g·(m~3·d)~(-1)左右,出水亚硝酸盐氮平均浓度16.50 mg·L~(-1),此两者和矿化时期相比均无较大变化,而出水氨氮平均浓度从12.38 mg·L~(-1)下降到3.58 mg·L~(-1),氮去除速率从9.9 g·(m~3·d)~(-1)恢复至15.0 g·(m~3·d)~(-1),生物反应减弱了化学还原硝酸盐过程;采用改变回流方式,反应柱外部设置回流池,利用回流池上部水进行水力循环和上升冲刷,将生成的三价铁及铁氧化物随出水流出并沉积在外部回流池内,在上升流速3.49 m·h-1的条件下,转化硝酸盐对应生成的三价铁量有大约58%通过回流沉淀在外部回流池内,硝酸盐氮反应速率在34.3 g·(m~3·d)~(-1),出水亚硝酸盐氮、氨氮浓度分别为0.22 mg·L~(-1)、0.75mg·L~(-1),未出现氨和亚硝酸盐的大量积累,实现氮去除速率在33.4 g·(m~3·d)~(-1),实现了长期运行中污泥矿化问题的解决.对比两种方式,从处理效果看改变回流模式处理污泥矿化问题优于污泥流加方式.     

自组装哑铃状Fe3O4微/纳米材料对十溴联苯的热催化降解

多溴联苯(PBBs)是一类新型持久性有机污染物,具有高毒性和生物累积性,对人类健康和生态环境具有潜在危害.为探究PBBs的消减技术和降解机制,利用多元醇介导自组装法制备出了哑铃状形貌的Fe3O4前驱体,将前驱体在氮气氛围下焙烧制得哑铃状Fe3O4微/纳米材料,以十溴联苯(BB209)作为模型化合物进行热催化降解研究.结果发现,哑铃状Fe3O4前驱体生长过程分为无定型粒子的快速成核和初级粒子间相互团聚结晶两个阶段;哑铃状Fe3O4对BB209表现出较高的降解活性,在300℃下反应30 min时,Fe3O4对BB209的降解率几乎已达到100%;在哑铃状Fe3O4降解BB209的产物中检测到一系列的从九溴代联苯到一溴代联苯产物与联苯产物,表明在降解过程中存在加氢脱溴反应路径;在降解产物中鉴定出3种九溴联苯异构体BB206、BB207、BB208,且3种异构体含量的大小顺序为:BB207BB208BB206,表明不同取代位上Br的活性相对大小为:间位对位邻位.